
鱼粉是一种优质动物性蛋白质饲料,不仅含有丰富的蛋白质(45~75%),而且还含有多种动物生长发育所需要的营养成分。实践证明,掺和一定数量鱼粉配制成混合饲料喂养畜禽和鱼虾类,效果很好。
我国鱼粉产量很低,每年仅三万吨左右,而且生产工艺和设备落后,主要采用干法生产,鱼粉质量也较差,蛋白质含量较低,残油率较高,易发生氧化自燃,不宜久藏。有些土法生产的鱼粉含盐分高,更不符合饲料要求。这种落后生产方式已不能适应饲养业的发展,因此,提高鱼粉质量,改革工艺,研制新型设备是势在必行的。
国外鱼粉工业近二、三十年来发展迅速,工艺和设备不断改进,生产技术较 ,鱼粉质量也好,还能回收高质量的鱼油,供人们食用。
为了研制适于我国情况的鱼粉设备,吸取国外 技术,还是很必要的。
1 国外鱼粉生产设备简介
目前, 总的渔获物中有三分之一作为鱼粉原料。日本、苏联、秘鲁、挪威、丹麦、美国、智利等渔业发达 的鱼粉产量较高,年产都在三十万吨以上。除了个别 的少数地区对少脂鱼(含油量2.5%以下)原料还用干法生产外,主要采用 的湿法工艺,连续生产,设备的机械化、自动化程度高,往往一套生产设备只需要一、二个人操作管理。
鱼粉生产设备比较 的目前有丹麦、挪威、瑞典、日本等国。根据鱼粉设备使用场合的不同,一般分为船用和陆用两种类型。船用设备要求立体组装,重量轻,占地面积小;陆用设备则要求较大的生产能力和能够节省热源。
湿法生产的工艺流程如下:
原料经切碎后,进入蒸煮器煮熟,然后在压榨机里压除油分和一部分汁液,剩下的鱼粕再送到干燥器,干燥后磨成粉末。从压榨机里压出的油分和汁液,经离心机分离出鱼油,含有固形物5~7%的汁液在多效浓缩装置里浓缩后,重新送回干燥器与鱼粕一起干燥,这样制成的鱼粉称全鱼粉。
湿法生产的鱼粉质量好,色泽深,含油率低(8%),蛋白质含量高(60%以上),还能回收高质量的鱼油。将汁液浓缩回收制成全鱼粉,不仅含有丰富的营养成分,而且得率提高(20%),但湿法生产设备较多,投资费用大。尽管如此,绝大多数 都采用这种工艺。近二十年来湿法工艺不断改进提高,脱脂设备、干燥设备、热源等都有新的进展。现将四种典型的湿法设备简介如下:
1.1 丹麦Atlas Stord鱼粉设备
该公司生产的设备,分船用型和陆用型两种。船用型生产能力分日处理原料10~15吨、20~25吨、50~60吨等几种。陆用型生产能力从日处理原料100吨到2500吨。
主要设备结构特点:
(1)蒸煮器是间接加热式,外壳有通蒸汽的夹套,内部有通蒸汽的空心转轴,轴上装有叶片,能对原料起搅拌和推进作用。
(2)压榨机是螺旋式,有单螺杆和双螺杆两种,螺杆都是变螺距、变底径的,造成一定的压缩比,小型设备一般配单螺杆压榨机,大型设备一般配双螺杆压榨机。双螺杆压榨机的二个螺杆为左、右旋的,转向相反,可以防止物料粘在螺旋片上一起转动而造成压榨失效。
(3)干燥器为圆盘式,外壳有蒸汽夹套,内有通蒸汽的空心转轴,轴上装有多只中空圆盘,盘内也通蒸汽,圆盘表面就是起干燥作用的主要换热面。每只圆盘外缘还装有两只鞍型刮片,能起搅拌作用。外壳上装有刮料杆,间隔插入相邻圆盘之间,起刮料作用,防止物料粘在圆盘上。
1.2 挪威Myren鱼粉设备
该公司制造的鱼粉设备有日处理原料20~30吨直到1000吨的数种规格。主要设备的结构特点:
蒸煮器有间接加热式,也有间接加热与直接加热相结合的型式,即除了外壳夹套和内部转轴通蒸汽外,还通过蒸汽喷嘴直接对蒸煮器内的原料喷蒸汽,以加速蒸煮过程。
压榨机是采用双螺杆压榨机。
干燥器是盘管式,圆筒内的空心转轴上装有多排内通蒸汽的盘管组。圆筒上有预热空气的进出口,预热空气与物料相对运动,把物料蒸出的水汽带走,增强干燥效果。
1.3 瑞典Alfa Laval离心式鱼粉设备
该公司制造的设备能力为日处理原料25吨、50吨、100吨、300吨等数种。它的特点是用卧式离心机代替压榨机除油,用热风炉代替蒸汽锅炉作热源。以卧式离心机除油,制成的鱼粉含油率低(比压榨机低1~3%),而且当原料鲜度较差时,蒸煮后原料呈糊状,用压榨机除油很困难,如用卧式离心机则几乎不受影响,并能提高效率35%。用热风炉作热源,以烟道气间接加热,提高了热效率,减少了燃料消耗,而且不需要消耗淡水(淡水仅用于分离油水)。
主要设备特点:
蒸煮器,由一个固定的绝缘外壳和套在里面缓慢转动的圆筒构成,圆筒内有一系列纵管道,吸入蒸煮器的烟道气从圆筒的四周和纵向管道中通过,原料则在这些管道间通过。管道中间有刮板,能自行清除烟垢。
卧式离心机,是由一高速转动的圆锥形转子以及套在转子内部的螺旋式输送器组成,后者转动方向与转子相同,但转速较低。输送器的空心轴内装有一进料管,利用离心力作用将鱼渣与油水分开,分别排出机外。
干燥器的结构与蒸煮器相似,只是多了预热空气的进出口,将预热的空气通入圆筒内,直接与物料接触并把筒内水汽带走,增强了干燥的效果。
1.4 日本东洋水产机械株式会社制造的FMP-L850型鱼粉设备
其特点是,以卧式离心机除油,也以热风炉作热源,但蒸煮器和干燥器的结构都与Atlas Stor的相似,蒸煮器是夹套式的,干燥器是圆盘式的,只不过传热介质不是蒸汽而是燃气。
上述四种湿法鱼粉生产设备规格、重量及经济指标比较如下表:
出产国 | 丹麦 | 挪威 | 瑞典 | 日本 |
公司 | 阿特拉斯 | 迈伦 | 阿法拉伐 | 东洋水产机械株式会社 |
型号 | ATLAS TW型 | MYREN BCP型 | ALFA LAVAL型 | FMP-L850型 |
生产方法及设备特点 | 湿法,圆盘干燥器 | 湿法,盘管干燥器 | 离心法,热风炉直管干燥器 | 离心法,热风炉圆盘干燥器 |
处理能力(原料吨/日) | 10~15 20~25 | 20~30 100~125 | 25 100 | 20 |
安装功率(kW) | 40 42 | 44 78 | 71 210 | 90 |
消耗功率(kW) | 28 30 | 25 48 | 45 135 | 60 |
重量(t) | 14 20 | 10 27 | 20 45 | 20 |
电力消耗(度/吨鱼粉) | 150 | 130 55 | 210 140 | 360 |
蒸汽消耗(吨/吨鱼粉) | 2.68 | |||
燃料消耗(公升油/吨鱼粉) | 300~350 30 | 150 | 250 | |
淡水消耗(公升/吨鱼粉) | 400~800 | 100~250 | 300 |
2 研制方向探讨
研制鱼粉生产设备要本着以下几点要求:既要适应我国渔区生产需要,又具有一定的 水平,达到充分利用资源,提高鱼粉质量,节约能源,尽可能降低投资费用。
首先,必须确定设备的生产能力和工艺流程,然后才能根据工艺的要求,研制设备。
从我国目前渔业生产实际出发,认为鱼粉生产应以原料产区分散生产为主,设备生产能力不宜过大,而且要与鱼品加工厂或鱼罐头厂结合起来,以水产品加工的下脚料(头、皮、鳃、骨、内脏等)作为原料综合利用。这样,既能充分利用资源,又保证了原料均衡供应,工艺流程以湿法为好,并应考虑汁液回收。
辅助设备和一部分主要设备可以选用国内现有产品,另一些主要设备则需研制,可考虑以下型式:间接加热式蒸煮器、螺旋压榨机或卧式离心机、圆盘式或盘管式干燥器和水淋式除臭设备等。
选用的主要设备可考虑以下型式:多刃式切碎机或旋刀式绞碎机、碟片式排渣离心机、锤片式磨粉机和外加热式二效浓缩装置等。
2.1 生产能力
国外鱼粉厂的设备能力一般都大大超过正常的生产规模,目的是适应大量鱼货集中涌到的冲击负荷,并尽量减少雇员。我国情况与国外不同,原料比较分散,应就地设厂加工,设备能力不宜过大,以保证投产后的经济性。对于县级水产公司加工厂和社队企业加工厂的规模,一般以日处理原料10~15吨为宜。对于较大些的加工厂可考虑日处理原料20~30吨或50~60吨,更大的可定为100吨。这四种规模,基本上能符合目前渔区原料的供应状况。
2.2 工艺流程
确定工艺流程会遇到以下两个问题: 个问题是我国鱼粉加工究竟用干法还是湿法?用干法生产,鱼粉含油分高,不能久藏,势必遇到脱油问题。已有一些厂为解决这个问题,采用萃取脱油,这是目前 可以补救的办法。现将这种干法(加萃取脱油)与湿法作以下几方面的比较:
(1)鱼粉、鱼油质量:湿法生产的鱼粉色泽淡,不受焦化,所得鱼油质量好;干法生产的鱼粉受局部焦化、色泽深,鱼油质量差。
(2)耗煤量:国外 的湿法生产鱼粉,每吨鱼粉耗蒸汽2.5吨左右,即所需煤0.4~0.5吨(每吨煤产生蒸汽6吨左右),而国内干法生产每吨鱼粉耗煤约1吨。如用湿法生产同时回收汁液,折算下来,每吨全鱼粉耗煤量为0.72吨,也大大低于干法生产。
(3)耗电量:国内干法生产每吨鱼粉耗电量为280度(包括萃取脱油),国外 的湿法生产设备虽多,但生产每吨鱼粉一般耗电量都在250度以下,大型设备则在150度以下。
(4)耗溶剂量:湿法生产不消耗溶剂,而干法生产采用石油醚萃取脱油,消耗溶剂量大,一般需3~4%,原料鲜度差则需6%,即生产1吨鱼粉,消耗溶剂30~40公斤,甚至60公斤。按每公斤溶剂售价1.20元计算,每吨鱼粉成本增加36~48元,甚至72元。另干法生产1吨鱼粉耗煤量为1吨左右,每吨煤价格为45~48元,可见消耗溶剂的费用已接近甚至超过耗煤费用了。
从以上比较清楚地说明,湿法比干法有利,除原料费用等以外,湿法加工费要比干法降低一倍多,而且鱼粉、鱼油质量好。然而湿法设备较多,初次投资费用较大,这是不利的一面。可是,干法生产的萃取设备,投资费用也较多(舟山渔业公司建造一套萃取设备投资13万元),大大超过蒸干机本身的费用。因此在采用湿法生产时,从我国劳动力较多这个特点出发,可尽量减少辅助设备,暂不要考虑自动操作,以减少投资费用。在正式投产后,由于生产成本低,鱼粉、鱼油质量好,把高于干法的投资收回来也是可能的。
第二个问题是,采用湿法工艺,要不要进行汁液回收制成全鱼粉?
我国目前现有的湿法生产还没有进行汁液回收,国外较高生产能力设备都配有多效浓缩设备回收汁液,效数越多,耗煤越少。以蒸发每吨水分需耗蒸汽量看,单效需1.4吨,二效0.6吨,三效0.44吨,一般日处理原料在100吨以下的可采用二效。采用多效浓缩装置投资费用虽较多,但正常生产后,在一定时期内,这部分投资可以收回,因此还是合算的。
一般来说,汁液回收对于较大规模的鱼粉生产比较有利,对于小型设备不一定合理,是否能将小型生产设备所得的汁液集中后 处理,也是一个制得进一步研究的问题。主要设备有切碎机、蒸煮器、除油设备(压榨机或卧式离心机)、干燥器、磨粉机、离心分离器、多效浓缩装置、热源(锅炉或热风炉)、除臭装置。辅助设备有螺旋输送器、撕碎机、旋风器、磁选器以及风机、泵等。
如果产区的原料以少脂鱼或虾、蟹之类为主,则完全可以考虑干法工艺,设计 的干法设备代替目前使用的蒸干机,以改善鱼粉质量,提高热效率,节省能源。
2.3 设备研制
如上所述,辅助设备和一部分主要设备可以选用国内产品,或稍有改动以适应鱼粉生产的要求。除此之外,对其余主要设备的研制方向,这里谈一些初步设想。
(1)蒸煮器。采用间接加热的形式,即在外壳夹套和中间空心转轴内通以加热介质(蒸汽或热风),增加传热面积,提高效率。直接喷蒸汽的方法虽然有利于原料的均匀煮熟,但会增添水分,对以后的工序不利。采用热风作加热介质时,宜考虑用直管式的蒸煮器。
(2)除油设备。宜采用单螺杆、双螺杆压榨机或卧式离心机。制造双螺杆压榨机,虽较单螺杆压榨机复杂,但可防止物料粘在螺杆上一起转动造成压榨的失效。卧式离心机除油比压榨机效率高,特别是原料鲜度差时,更为有利,其缺点是制造技术难度较大,成本较高,因此,需根据当地原料情况具体考虑。
(3)干燥器。采用圆盘式或盘管式干燥器比较好。加以热风为加热介质时,宜采用直管式干燥器。这几种干燥器热传递效率都较高,特别是盘管式干燥器的加工制造较圆盘式方便,而且重量轻,能节省大量钢材。
(4)热风炉。以热风炉作热源比锅炉效率高,节省燃料,而且不消耗淡水,对缺乏淡水的海岛渔区特别有利,但热风炉的温度控制要求较高。鉴于我国目前燃油供应尚不充裕,一般还不宜以燃油热风炉作热源,可选用适当的蒸汽锅炉。
(5)除臭设备。鱼粉厂散发的臭气严重污染环境,一定要设法解决。从目前国内生产技术水平出发,可考虑采用水淋式除臭装置。从干燥器出来的气体(带有相当部分的水汽),先经过旋风器,把微细的鱼粉颗粒分出,然后在淋水塔被冲洗,冷却。这样,臭气成分能除去50~60%,此时水汽凝结成水,随同洗涤水排出,不凝性气体再经过除湿器把气体里带有的小水滴除去,然后通入炉内焚烧,将剩余的臭气成分氧化燃烧掉,成为没有臭味的气体。如果今后的条件具备,可考虑更 的除臭设备,即催化燃烧炉,利用浸渍钯的氧化铝作催化剂,臭气通过它时,只需要较低的温度(320~420℃)就能把发臭物质氧化燃烧掉,节省热能,效率较高。
总之,为改变我国鱼粉加工的落后面貌,解决目前存在的问题,需要从我国实际情况出发,借鉴国外 技术,研制适合我国情况的新型鱼粉设备。以上只是一些初步看法,今后还需经过多次试验研究,经过生产实际使用,逐步完善起来。